2023年7月19日，福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室/农学院麻类研究室在国际期刊《Tropical Plant Biology》在线发表了题为“Establishment of TRV-mediated Gene Silencing and Application for Elucidating Functions of Anthocyanidin Reductase Gene HcANR in Kenaf (Hibiscus cannabinus L.)”（红麻TRV病毒诱导基因沉默体系建立及其花青素还原酶基因HcANR功能验证）的研究论文。

红麻是一种重要的纤维作物，其参考基因组已由本实验室于2020年发表（Zhang et al. 2020）。随着参考基因组的发表，越来越多有潜在重要作用的基因被挖掘，但是由于缺乏功能验证手段，这些基因的功能尚未被证实。因此，本研究通过比较不同接种方式以及处理条件，在红麻中建立了高效的TRV病毒诱导的基因沉默体系（TRV-VIGS），并通过该体系对原花青素合成途径中的关键酶基因HcANR（anthocyanidin reductase，花青素还原酶）进行研究，结合RNA-seq数据揭示了HcANR基因在原花青素合成的作用，为深入研究红麻中原花青素的合成途径提供理论基础。 

红麻VIGS体系的建立与优化

本研究以红麻八氢番茄红素脱氢酶（HcPDS，phytoene desaturase）为指示基因，烟草脆裂病毒（tobacco rattle virus，TRV）为载体，成功建立了TRV-VIGS体系。HcPDS基因沉默导致红麻叶片出现白化表型，qRT-PCR分析结果显示白化叶片中HcPDS基因的转录水平显著降低。随后通过比较不同接种方式、生长温度、重悬液浓度、浸泡时间等因素，优化了体系。结果显示，在生长条件为24℃，重悬液浓度的OD₆₀₀值为0.8时的叶片注射法能够将沉默效率提高至100%。并成功对9份不同来源的红麻品系的HcPDS基因进行沉默，表明该体系在红麻中具有广谱性。 

花青素还原酶基因HcANR功能验证

为了分析HcANR在原花青素合成途径中的作用，本研究通过优化后的TRV-VIGS体系对HcANR基因进行沉默，并分析了沉默植株中原花青素合成途径的其他基因的表达水平，发现HcF3'H的表达量在沉默植株中显著上调，而HcF3H, HcF3'5'H, HcCHS, HcANS基因的表达显著降低。同时，通过检测沉默植株不同组织的原花青素含量发现，相较于叶和茎，沉默植株的根中的原花青素含量的下降最为显著。

为了研究HcANR沉默植株中原花青素合成相关基因的表达特性，对沉默植株和对照进行了转录组测序，并挖掘了差异表达基因（differentially expressed gene）。在沉默植株和对照植株中共发现了812个DEGs，随后对这些DEGs进行KEGG富集分析，发现一些涉及黄酮和黄酮醇、异黄酮等代谢途径的基因。利用qRT-PCR对8个原花青素相关的DEGs进行表达分析，结果表明HcANR基因表达量降低影响了HcPAL、HcDFR和Hc5MAT等原花青素合成相关基因的表达，从而减少了沉默植株原花青素含量。 

福建农林大学农学院麻类研究室已毕业硕士研究生杨昕和李虎为论文的共同第一作者，张立武教授为通讯作者。研究得到国家自然科学基金项目（31972968）和（CARS-16）等经费资助。 

原文链接：https://doi.org/10.1007/s12042-023-09341-1,

论文引用：Yang X, Li H, Niyitanga S, Zhang L, Li X, Qi J, Xu J, Tao A, Fang P, Zhang L: Establishment of TRV-mediated Gene Silencing and Application for Elucidating Functions of Anthocyanidin Reductase Gene HcANR in Kenaf (Hibiscus cannabinus L.). Tropical Plant Biology 2023, 16:146-155.